CN101389509A - 涂覆有热塑性材料并热封接的气囊 - Google Patents

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Abstract

一种气囊包括一对织物层和位于织物层上的热塑性包覆材料，其中，通过将包覆材料挤压到各个织物层的表面上来对其执行涂覆。包覆材料被用于在受热时将气囊封接起来，从而无需使用任何缝合接缝来对气囊进行封接。在织物层表面与包覆材料之间可涂覆底层涂料，以利于包覆材料粘合到织物层上。气囊还可包括由对热塑性包覆合成物执行热封接工艺而形成的内部接缝。

Description

涂覆有热塑性材料并热封接的气囊
技术领域
本发明涉及一种气囊织物，其可以是热封接而成的气囊。更具体而言，本发明涉及一种涂覆有热塑性材料的、可热粘合的气囊。
背景技术
气囊被用作车辆中的安全装置。普通的气囊通常包括缝制的接缝，用以形成可充气膨胀的气囊垫。某些普通的气囊还包括与焊接结构相结合的缝制接缝。但是，将缝制接缝与焊接结构结合起来的方案增加了制造气囊垫所用的工时，并增大了气囊的制造成本。
发明内容
根据一种示例性的实施方式，本发明提供了一种气囊。该气囊包括一对织物片块。各个织物片块的表面上都被挤压出的热塑性材料进行了涂覆。两个热塑性表面被利用热粘合方法结合到一起，从而形成了可充胀的腔室。
本发明的另一种实施方式涉及一种气囊织物。气囊织物包括由尼龙纱线编织成的第一层，其密度小于约37×37，气囊织物还包括第二层，其包括覆盖着第一层的挤制热塑性材料。
本发明的再一种实施方式涉及一种制造气囊的方法。该方法包括步骤：提供由尼龙纱线构成的第一层织物，其纱线密度小于约37×37；以及将由热塑性材料构成的第二层挤制到第一层上。该方法还包括步骤：使第二层与另一热塑性表面热粘合，由此来形成可充胀的腔室。
可以理解：不论是上文的概括描述、还是下文的详细描述，都是示例性的描述，只具有解释作用，并不对所要保护的发明进行限制。
附图说明
从下文的描述、后附的权利要求、以及附图中附带表示的示例性实施方式，可更加清楚地了解本发明的其它特征、方面以及优点，下面将对附图作简要的描述：
图1(a)是根据本发明一种实施方式的气囊织物层的俯视图；
图1(b)是根据一种实施方式的气囊织物层的俯视图；
图2是图1(b)所示气囊的横断面视图；
图3是图1(b)所示气囊织物层的俯视图；
图4是图1(b)所示气囊在处于膨胀状态时的俯视图；
图5是根据本发明另一实施方式的气囊织物的横断面视图；以及
图6中的横断面视图表示了根据再一种实施方式的气囊织物。
具体实施方式
图1(b)、图2、以及图3表示了气囊以及气囊***的一种实施方式。气囊100包括至少两个织物层110a、110b以及包覆(或涂覆)合成物120，其中的合成物120被设计成粘附到织物层110a和110b上，以将两织物层110a、110b密封到一起，从而形成可充胀的腔室—例如如图1和图3所示。
织物层110a、110b可由纱线的编织阵列构成，该编织物可以是耐用、轻质并柔软的。纱线编织阵列可由聚酰胺材料组成，该材料例如是机织尼龙，或者是其它合适的材料。例如，织物层110a、110b是由丹尼尔数为420的尼龙构成。织物层110a、110b的纱线密度可以在4×4到41×41的范围内。作为备选方案，织物层110a、110b的纱线密度也可在18×18到37×37的范围内。另外，织物层110a、110b的的纱线密度可小于37×37的范围内，或者，根据另一种实施方式，该密度可小于18×18。在再一种实施方式中，纱线的密度小于4×4。图1(a)表示了一种示例性的织物层110c，其是由密度更大的纱线编织阵列构成的。图1(b)表示了根据一种实施方式的示例性织物层110a。该织物层110a的密度小于图1(a)中的密度。气囊100可由编织或纺织的天然织物或合成织物制成，或者可由天然或合成的无纺织物制成。在一种实施方式中，织物层110a、110b可以是基于9、18、24、或32规格的多杆式(multi-bar)Raschel编织机的编织结构。
一般情况下，气囊100可具有任何合适的丹尼尔数。通常情况下，密度越大(纱线之间的空间越小)、丹尼尔粗度尺寸约小；并且，密度越小(纱线之间空间越大，例如4×4)，丹尼尔尺寸越大。但是，丹尼尔尺寸可适当地进行改变。例如，织物层110a、110b纱线的丹尼尔数约为150到450。在一种实施方式中，纱线的丹尼尔数约为390。各个织物层110a、110b的丹尼尔数可以是相同的，也可以是互不相同的。
覆盖系数可作为描述密度的另一种途径。覆盖系数是由如下两个乘积的相加和决定的：每英寸内经纱的数目与经纱丹尼尔数平方根的乘积；每英寸内纬纱数目与纬纱丹尼尔数平方根的乘积。例如，对于经纱和纬纱都是420丹尼尔纱线、且织物层110a的纱线密度为37×37的情况，覆盖系数为1516.5487。作为另一个示例，对于420丹尼尔的纱线、且织物层110a的纱线密度为18×18的情况，覆盖系数为737.780。另外，对于420丹尼尔的纱线、且织物层110a的纱线密度为4×4的情况，覆盖系数为163.95。
气囊100可以是车气囊—例如保护头部的气帘型气囊。作为备选方案，气囊100可以是驾驶员、乘员的膝部护垫或车顶型气囊。气囊100可以是气囊***的组成部件，其可由气体发生器108进行充气。气体发生器108可以是由氦-氩气体构成的冷型气体发生器。例如，气体发生器108可以是物质量为2.1到2.5摩尔的气体的冷型气体发生器。在一种实施方式中，气体发生器108可以是丁字管类型的充气管。气囊100可具有一个、两个、或多个压力端口，它们被安装成可从气体发生器108接收充胀流体。作为备选方案，可使用其它任何合适类型的气体发生器108。如图4所示，气囊100和气体发生器108可与壳体106连接起来。
包覆合成物120可由热塑性材料构成。例如，包覆合成物120可以是热塑性尿烷(TPU)或热塑性烯烃(TPO)。但包覆合成物120并不限于TPU或TPO，也可以是任何合适的热塑性材料。包覆合成物120的热塑性尿烷例如可以是TPU PE90或TPU BASF低粘性合成物。包覆合成物120的热塑性烯烃例如可以是Bassell的TPO。
包覆合成物120的厚度T可以在0.2密耳(mil，千分之一英寸)到0.6密耳之间。作为备选方案，包覆合成物120的厚度T在0.2密耳到0.5密耳之间。
包覆合成物120可被直接或间接地挤出到气囊100的第一织物层110a上。包覆合成物120可位于第一织物层110a与第二织物层110b之间，以使得包覆合成物120位于气囊100的内部。换言之，例如如图2所示，织物层110a的第一侧上涂覆有包覆合成物120。然后，通过将第二织物层110b布置在第一织物层110a之上，气囊100就可以形成可充胀的气垫。然后对气囊100执行热封接处理，包覆合成物120在受热部位形成了封接道条，将气囊封接起来，其中的加热作用例如来自于热封压模。无需使用任何缝制接缝来对气囊100进行封接。例如如图2所示，在一种实施方式中，仅在第一织物层110a的第一侧上涂覆有包覆合成物。在另一种实施方式中，两个织物层110a、110b上都涂覆有包覆合成物120。如图5所示，在这样的实施方式中，气囊100具有其上涂覆有包覆合成物120的第一织物层110a、以及涂覆有包覆合成物120的第二织物层110b，且受到涂覆的两侧被布置到一起，由此使得包覆合成物120位于气囊100的内部。
根据一种实施方式，挤出过程包括步骤：提供球丸形式的包覆合成物120。对球丸(包覆合成物120)进行加热，并将其输送向涂覆机的出料孔口。织物层120行进穿过涂覆机，从而包覆合成物120被淀积到织物层110上。
作为备选方案，包覆合成物120可被预制出，并层压到织物层110上。
根据一种实施方式，可无需首先涂覆底层涂料就将包覆合成物120直接涂覆到织物层110上。包覆合成物120可在织物层110上涂覆一层或多层。可在织物层110的两侧都涂覆包覆合成物，或者如图2所示那样仅在织物层的一侧涂覆包覆合成物。
如图3所示，包覆合成物被涂覆到织物层110a的整个第一侧上。当然，可在两织物层110a上都涂覆包覆合成物120。在热压模进行施压的位置处形成了封接气囊100的边条或接缝。在织物层110a上形成接缝124，以便于形成可充胀气囊100的外周边形状。通常情况下，接缝124沿着织物层110a的周边延伸。气囊100可具有另外的接缝126，该接缝沿着织物层110a的内部部分制成。
制出内部接缝126，以便于在气囊100中形成另外的腔室，或者有助于构成气囊100的总体形状。内部接缝126的制成方式与外周边接缝124的制成方式相同。内部接缝126可以是圆形的接缝126a。圆形接缝126a可被完全封接起来、或者可在圆形结构的内部部分中填充包覆合成物。作为备选方案，圆形接缝126a可恰好是圆形封接的内部部分的一部分，或者仅是圆形的外轮廓。
在其它实施方式中，可在圆形接缝126a上缝制系绳(图中未示出)，以防止气囊100出现垂直分离。例如，系绳的第一端可被连接到第一织物层110的第一圆形接缝126a上。系绳的第二端可被连接到位于第二织物层110上相对的第二圆形接缝126a。
内部接缝126可被制出分段的段节。内部接缝可开始发生“拉链式”张开或裂开。一旦内部接缝开始开裂之后，接缝就将继续分离下去，气囊将持续地膨胀张开。因而，如图3所示，按照一种实施方式，内部接缝126可利用分离、离散的节段构成。内部接缝126具有间隙缺口，以防止接缝126中出现连续撕裂。分段的接缝可被用来作为内部接缝126、靠近气体发生器开口112的接缝、或者任何其它的接缝。
根据另一种实施方式，可在涂覆了底层涂料115之后再将包覆合成物120涂覆到织物层110a上。在一种实施方式中，第一织物层110a上涂覆有底层涂料115，并在底层涂料115上涂覆有包覆合成物120。然后，可将第二织物层110b连接到包覆合成物120上(如图2所示)，从而当执行加热封接时，两织物层110a、110b可形成可充胀的腔室。作为备选方案，可在第一、第二织物层110a、110b上都涂覆底层涂料115，或者不使用任何底层涂料。
可在织物层110a上涂覆底层涂料115。在一种实施方式中，可在涂覆底层涂料之前对织物层110a进行冲刷，以使织物层110a作好接纳底层涂料115的准备。在另一种实施方式中，可在底层涂料115中增加诸如Aziridine或Silianes等附着力促进剂，以便于促进织物层110a与包覆合成物120之间的粘合性，其中的底层涂料例如是尿烷底料。
底层涂料115可以是任何合适的底料。例如，如果包覆合成物120是由热塑性的尿烷构成的，则底层涂料115可由尿烷底料构成。作为备选方案，如果包覆合成物120由热塑性烯烃构成的，则底层涂料115可由烯烃底料构成。
例如如图6所示，根据另一种实施方式，可设置抗粘连涂层130，该涂层被用于防止当折叠气囊100或展开气囊时两织物层110a、110b相互粘连或自粘连。抗粘连涂层130可由聚醚或聚酯型聚氨酯构成，或者可以是其它合适的合成物。作为备选方案，抗粘连涂层130可被结合到挤出过程中，从而，抗粘连涂层130可与包覆合成物130一起挤出到织物层110a、110b上。
在涂覆了包覆合成物120(可能还有底层涂料115、抗粘连涂层130)之后，将第二织物层110b放置到第一织物层110a之上，以使得包覆合成物120位于中间(处于气囊100内部)，并利用压模来对织物层110a、110b进行加压，以将气囊100热封接起来。其中的压模例如可被安装到Meyer挤压机上。
压模被加热到一定温度，以便于使得包覆合成物120在两织物层110a、110b之间形成密封部(接缝124、126)。压模例如可被加热到80℃-125℃，具体温度取决于具体的包覆合成物120。
压模可被固定到加热的压盘上，而织物层110a、110b(如果第二层110b位于第一层110a之上的话)则被不可移动的压盘支撑着。不可移动的压盘未被加热，以便于降低织物层110a、110b不适当地粘连到一起(即压模不接触织物层110a、110b的位置处发生粘连)的风险。压模在第一工作循环中被加热。在同一工作台上进行的第二工作循环是为了将多余的织物切去。作为备选方案，可在分开的工作台上执行第一、第二工作循环。
根据一种实施方式，在将底层涂料115涂覆到织物层110a、110b上之前，可在底层涂料115中添加热色性的染料。热色性染料随着温度的变化而改变颜色。可在底层涂料115中添加热色性染料，以便于确保已均匀地达到了正确的预期粘合温度。这样的设计允许对热封接的气囊100执行目视检查。
在涂覆了包覆合成物120之后可向气囊100施加捏夹作用。施加到织物层110上的捏夹压力有助于将包覆合成物粘合到织物层110上。根据另一种实施方式，在向织物层110涂覆了包覆合成物120之后，可使用冷鼓来降低温度。
通过施加另外的热量和/或压力来执行后压花或后挤压处理，利用这样的处理可改变材料—例如带有包覆合成物120的织物层110的外观和/或物理特性。
通过在织物层110a、110b或包覆合成物120的表面上压印出饰面，可将已被挤出涂覆到织物层110a、110b上的包覆合成物120的表面改变为特定的面貌。该处理操作的第一部分包括红外炉。该红外炉所处位置刚好位于压印辊捏夹作用的前方。向织物层110a、110b的表面施加热量，该热量开始将表面软化，从而使得织物层的表面易于接纳压印辊上的“饰面”或图案。压印工作台包括至少两个转辊，它们挤夹到一起或被压到一起。其中的一个转辊通常是胶辊，其作用仅是形成捏夹作用或挤压作用。另一个转辊(压印辊)是钢辊，其将向包覆合成物120或织物层110a、110b的表面施加表面图样。
对于钢辊而言，其表面将被制成具有特殊的饰面。该饰面可以是刻印的图案，该图案致力于模拟特定的图样设计—例如是皮革纹理或布料块片形状。作为备选方案，饰面可根本不带有任何特定的图案，而是具有形成了砂纸状外观的简单喷砂饰或面无定形饰面。或者，饰面可以是如铬面般的光滑面，以便于形成非常平坦、光滑的表面。因而，可在位于压印辊表面上的薄膜上制出各种表面。可采用任何合适的饰面。
压印辊的饰面可仅是为产品赋予美学特性，但压印出的饰面还可被选择为产品增设技术性的属性。例如，压印辊的粗糙度可被选择成这样：使得气囊100的摩擦系数可得到控制，或者实现对气囊100反射率/光泽度的控制。
可通过后压花处理可增强对物理特性的改善。利用红外炉来开始执行该处理。红外炉发射出红外波长的能量，该能量对织物层110和包覆合成物120的表面进行加热，但由于该加热炉是红外性的，所以其还具有有效地穿透包覆合成物120的内部并对内部进行加热的能力。这样的情况与在燃气再循环炉中对织物进行热学加热的情况相反，在后者的情况中，只是从外表面上进行加热。
红外炉上控制***的精确度足以精确地测量包覆合成物120和织物层110a、110b的温度，其通过控制闭环自动地控制输出给加热器的能量值，以保持在设定的温度点上。
尽管在后压花工作台上应用了加热与压力的组合作用，但还可对织物层110a、110b和包覆合成物120执行退火处理。退火处理能进一步改善包覆合成物120、底层涂料115(如果有的话)、以及织物层110之间的结合强度。
根据一种实施方式，由热塑性包覆合成物120制成、并被热封接起来的气囊100被设计成能承受70到100kPa的压力。在另一种实施方式中，气囊100可承受75到100kPa的压力。在另一种实施方式中，气囊100可承受80到100kPa的压力。在又一种实施方式中，气囊100可承受90到100kPa的压力。
气囊100还可被设计成在10到25s的时间范围内承受至少70kPa的压力。在另一种实施方式中，气囊100可在13到25s的时间范围内承受至少70kPa的压力。在另一种实施方式中，气囊100可在13到25s的时间范围内承受至少70kPa的压力。在又一种实施方式中，气囊100可在17到25s的时间范围内承受至少70kPa的压力。在再一种实施方式中，气囊100对于100kPa的压力至少可承受10s。
在一种实施方式中，气囊100被设计成具有等于或大于70lbs的胀开值。该胀开值是对由包覆合成物120所形成接缝124在织物层110a、110b(以及底层涂料115)上的结合强度的测量值。在另一种实施方式中，气囊100被设计成具有等于或大于75lbs的胀开值。在再一种实施方式中，胀开值在80lbs到150lbs的范围内。
根据一种实施方式，制造气囊100的时间周期在4到60秒的范围内。根据另一种实施方式，时间周期在4到12秒的范围内。在再一种实施方式中，时间周期在12到50秒的范围内。
根据一种实施方式，通过如下的步骤来制成气囊100：在第一织物层110a上涂覆包覆合成物120；添加第二织物层110b；对两织物层110a、110b进行加压；以及利用处理炉和氛围气对气囊100进行处理。气囊100可用约15到20分钟的时间移动行经约为55C(小于50％的相对湿度[“RH”]，例如25％的RH)的连续链条式平炉或间歇式炉。然后，气囊100从处理炉中移出，并在氛围气中经受约60到75秒的处理。然后可对气囊100进行缝制或采用其它加工。
在另一种实施方式中，制造气囊的方法包括步骤：提供由尼龙纱线构成的第一层纺织织物或编织织物，其纱线密度小于约37×37；将第二层热塑性材料挤制到第一层上，以形成复合结构。该方法还包括步骤：利用另一个热塑性表面将复合结构的两个结构层热粘合起来，由此形成可充胀的腔室。
根据一种实施方式，无需使用任何密封剂或其它的材料层来对气囊100进行密封。
在领会了本发明公开内容的前提下，本领域技术人员能认识到：在本发明实质思想和保护范围内，存在其它的实施方式和改型形式。因而，本领域技术人员从本文的公开内容可设想到的、处于本发明思想和范围内的所有改型形式都应当被作为本发明的其它实施方式。本发明的范围将由后附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种气囊，其包括：
一对织物片块，每个织物片块的表面上都被挤压出的热塑性材料所包覆；
其中，两个热塑性表面被利用热粘合方法结合到一起，从而形成了可充胀的腔室。
2.根据权利要求1所述的气囊，其特征在于：每个织物片块的纱线密度均小于约37×37。
3.根据权利要求2所述的气囊，其特征在于：纱线密度小于约18×18。
4.根据权利要求3所述的气囊，其特征在于：纱线密度小于约4×4。
5.根据权利要求1所述的气囊，还包括：涂覆到各个织物片块的表面上的附着力促进剂，由此来增强热塑性材料对表面的粘合性。
6.根据权利要求1所述的气囊，其特征在于：纱线的丹尼尔数在390到450之间。
7.一种气囊织物，其包括：
由尼龙纱线编织成的第一层，其密度小于约37×37；以及
第二层，其包括覆盖第一层的挤制热塑性材料。
8.根据权利要求7所述的气囊织物，其特征在于：纱线密度小于约18×18。
9.根据权利要求8所述的气囊织物，其特征在于：纱线密度小于约4×4。
10.根据权利要求7所述的气囊织物，还包括：涂覆到第一层的表面上的附着力促进剂，由此来增强热塑性材料对第一层的粘合性。
11.根据权利要求7所述的气囊织物，其特征在于：纱线的丹尼尔数在390到450之间。
12.一种制造气囊的方法，其包括步骤：
提供由尼龙纱线构成的第一层织物，其纱线密度小于约37×37；
将由热塑性材料构成的第二层挤制到第一层上；以及
使第二层与另一热塑性表面热粘合，由此来形成可充胀的腔室。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述热塑性表面覆盖着纱线密度小于约37×37的第二织物层。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：热粘合步骤包括将热压模放置到第一层上的操作。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：挤制步骤包括共同挤压热塑性表面与附着力促进剂的操作。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：第一层织物是由丹尼尔数在390到450之间的纱线构成的。
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